锂离子二次电池及其制造方法技术

锂离子二次电池具备：正极、负极、在正极和负极之间插入的分隔件、及浸入正极、负极和分隔件中的非水电解质，非水电解质包含锂盐和使锂盐溶解的非水溶剂。正极中的非水电解质中的锂盐的浓度大于负极中的非水电解质中的锂盐的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池及其制造方法
本专利技术涉及锂离子二次电池的放电特性的改良。
技术介绍
锂离子二次电池具备正极、负极和分隔件，在两电极和分隔件的内部存在包含锂盐的非水电解质。非水电解质具有流动性，因此两电极和分隔件内部的锂盐浓度通常是均匀的。另一方面，为了抑制在大电流下充放电时的过电压，而提出了使非水电解质保持为凝胶状聚合物的同时使正极和/或负极内部的锂盐浓度高于分隔件内部的锂盐浓度的技术(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-298919号公报
技术实现思路
锂离子二次电池在放电时从负极中释放锂离子至非水电解质中。被释放的锂离子经由非水电解质而被吸藏至正极中。在大电流下放电的情况，无法赶上锂离子向正极内部的供给，而使正极内部的锂盐浓度减少，有时无法得到充足的放电容量。其中重复充放电循环后的正极内部的锂盐浓度的减少尤为显著。鉴于上述情况，本专利技术的一个方式的锂离子二次电池具备：正极、负极、在正极和负极之间插入的分隔件、及浸入正极、负极和分隔件中的非水电解质，非水电解质包含锂盐和使锂盐溶解的非水溶剂。正极中的非水电解质中的锂盐的浓度大于负极中的非水电解质中的锂盐的浓度。本专利技术的另一方式的锂离子二次电池的制造方法具备如下工序：得到具备正极、负极及在正极和负极之间插入的分隔件的电极体的工序；在电极体中浸渗包含锂盐和使锂盐溶解的非水溶剂的非水电解质的工序；在电极体中浸渗非水电解质之前，使锂盐包含在正极中的工序。根据本专利技术的上述方式，能够抑制在大电流放电时的正极内部锂盐的不足。因此，可以提供放电特性优异的锂离子二次电池。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的非水电解质二次电池的纵向截面图。具体实施方式本专利技术的锂离子二次电池具备正极、负极、在正极和负极之间插入的分隔件、及浸入正极、负极和分隔件中的非水电解质。非水电解质包含锂盐和使锂盐溶解的非水溶剂。正极中的非水电解质中的锂盐的浓度(SCp)大于负极中的非水电解质中的锂盐的浓度(SCn)。此处，SCp和SCn是分别在放电状态(Stateofcharge(SOC)为0％)的锂离子二次电池中测得的锂盐浓度。用于测定锂盐浓度的锂离子二次电池优选为未使用的状态(制造后出货的初始状态)，但只要可以得到SCp＞SCn的关系就还可以是使用过程中。SOC为0％的放电状态是指电池电压处于放电终止电压的状态。锂离子二次电池通常通过制造商所提供的充放电电路而放电至制造商确定的放电终止电压。因此，SOC为0％的放电状态可以根据提供锂离子二次电池的制造商、电池的类型来毫无疑义地确定。在放电时，由于锂离子被吸藏至正极中，因此在正极内部的锂盐浓度减少。另一方面，在初始的放电状态下的正极中的锂盐浓度增高的情况下，即使在大电流放电时，在正极内部也能存在大量的锂离子。因此，能够迅速地进行通过正极的锂离子的吸藏反应，确保充足的放电容量。在大电流放电时，为了确保更高的放电容量，SCp与SCn之比(SCp/SCn)优选大于1.0、更优选1.1以上、特别优选1.5以上。SCp的上限没有特别限定，正极中的锂盐浓度过高时，有非水电解质中的锂盐的平均浓度增高，非水电解质的粘度上升，抑制锂盐移动的倾向。因此，SCp/SCn比优选为2.0以下。非水电解质中的锂盐的平均浓度(SCa)优选为1.8mol/L以上、更优选为2.0mol/L以上。由此，能够在分隔件和负极中也确保充足的锂离子。因此，在大电流放电时能够在正极中确保充足的锂离子，且容易得到优异的充放电特性。另一方面，从抑制非水电解质的粘度上升的观点出发，非水电解质中的锂盐的平均浓度优选为5.0mol/L以下。锂盐的平均浓度(SCa)是基于锂离子二次电池所具备的非水溶剂的总量和锂盐的总量求出的浓度。因此，SCp高于SCa、且SCn低于SCa。接着，对SCp、SCn和SCa的测定方法进行说明。拆卸测定对象的放电状态(SOC＝0％)的锂离子二次电池，从浸入了非水电解质的电极体上分别切取正极、负极和分隔件的试样(尺寸10mm×50mm)。将试样封入内部尺寸40mm×80mm的含有铝箔的层压材料的袋中，浸渍在1mL的γ-丁内酯(GBL)中，并通过热封将袋密封，提取锂盐约1天。用孔径大小0.45μm的聚四氟乙烯(PTFE)制过滤器将得到的提取液过滤。使用PTFE制的量瓶，向滤液中追加水并定容至总容积为100mL。利用离子色谱仪(IC)分析得到的水和提取液的混合溶液，对提取液中包含的锂盐进行定量。使用多种已知浓度的非水电解质来制作利用IC定量所需的标准曲线。另一方面，求出试样(正极活性物质层、负极活性物质层或分隔件)的孔隙体积，将孔隙体积视为浸入到试样中的非水电解质的体积，计算出SCp和SCn、以及分隔件的细孔内包含的非水电解质中的锂盐的浓度(SCs)。需要说明的是，为了测定试样的孔隙体积，用碳酸二甲酯(DMC)将提取锂盐后的试样充分清洗后，在100℃下干燥1小时。接着，使用氦比重仪来测定干燥的试样(活性物质层或分隔件)的总孔容积。得到的总孔容积相当于试样(正极、负极和分隔件)每恒定面积的孔隙体积。接着，将各试样的总孔容积换算为电极体中包含的正极、负极和分隔件的总孔容积，将其总计视为电极体的总孔容积。另一方面，基于电极体中包含的正极、负极和分隔件的总孔容积、及上述求出的SCp、SCn和SCs，分别求出正极、负极和分隔件的整体中包含的锂盐量，将其总计视为电极体中包含的锂盐量。此外，将电极体的总孔容积视为浸入电极体中的非水电解质的体积并计算出SCa。本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池具备卷绕型电极体。卷绕型电极体通过使长条片状的负极和长条片状的正极之间隔着分隔件并对它们进行卷绕而得到。电极体与非水电解质一起收纳于电池外壳内。以下对这些构成要素进行说明。(正极)长条片状的正极具备正极集电体和保持于正极集电体上的正极活性物质层。正极活性物质层通常形成于正极集电体的两个表面。正极活性物质层包含正极活性物质和粘结剂，根据需要还可以包含导电剂等任意成分。正极活性物质层通过如下方式形成：将包含正极活性物质、粘结剂、分散介质等的正极浆料涂布于正极集电体的表面，干燥后进行压延，从而形成。作为分散介质，可使用水、乙醇等醇、四氢呋喃等醚、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。正极集电体可使用金属箔、金属片等。正极集电体的材料可以使用不锈钢、铝、铝合金、钛等。正极集电体的厚度可以选自例如5～20μm的范围。正极活性物质可使用例如含锂复合氧化物。作为过渡金属元素，可以列举出Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr等。其中优选Mn、Co、Ni等。作为含锂复合氧化物的具体例子，可列举出：LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-xMxO2(M是除Co之外的金属元素，0＜x＜0.3)、LiNi1-xCoxAlyO2(0.05＜x＜0.2、0.03＜y＜0.08)等，没有特别限定。从锂离子二次电池的高容量化的观点出发，要求提高正极活性物质层中包含的正极活性物质的密度。另外，对于卷绕型电极体，要求使正极和负极变厚并减少分隔件的占有体积。另一方面，由于正极活性物质的密度越高，正极活性物质层的孔隙率越小，且非水电解质的浸入量减少，因此提高正极中的锂盐浓度的必要性增高。另外，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，其具备：正极、负极、在所述正极和所述负极之间插入的分隔件、及浸入所述正极、所述负极和所述分隔件中的非水电解质，所述非水电解质包含锂盐和使所述锂盐溶解的非水溶剂，所述正极中的所述非水电解质中的所述锂盐的浓度大于所述负极中的所述非水电解质中的所述锂盐的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.05 JP 2016-1546731.一种锂离子二次电池，其具备：正极、负极、在所述正极和所述负极之间插入的分隔件、及浸入所述正极、所述负极和所述分隔件中的非水电解质，所述非水电解质包含锂盐和使所述锂盐溶解的非水溶剂，所述正极中的所述非水电解质中的所述锂盐的浓度大于所述负极中的所述非水电解质中的所述锂盐的浓度。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述非水电解质中的所述锂盐的平均浓度为1.8mol/L以上。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，所述正极具备正极集电体和保持于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷祐児，西野肇，菅谷康博，西谷仁志，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP